Тепловая смерть
Теплова́я смерть Вселе́нной, также Большо́е замерза́ние — гипотеза, выдвинутая Р. Клаузиусом в 1865 году на основании экстраполяции второго начала термодинамики на всю Вселенную. По мысли Клаузиуса, Вселенная с течением времени должна в конце концов прийти в состояние термодинамического равновесия, или «тепловой смерти» (термин, описывающий конечное состояние любой замкнутой термодинамической системы).
Если Вселенная является плоской или открытой, то она будет расширяться вечно (см. «Вселенная Фридмана») и ожидается, что в итоге такой эволюции она достигнет состояния «тепловой смерти». Если космологическая константа положительна, на что указывают последние наблюдения, Вселенная в конечном счёте приблизится к состоянию максимальной энтропии.
История гипотезы
В 1852 году Уильям Томсон (барон Кельвин) сформулировал «принцип рассеяния энергии», из которого следовало, что спустя конечный промежуток времени Земля очутится в состоянии, непригодном для обитания человека. Это была первая формулировка идей о «тепловой смерти», пока только Земли.
Вывод о тепловой смерти Вселенной был сформулирован Р. Клаузиусом в 1865 году на основе второго начала термодинамики. Согласно второму началу, любая физическая система, не обменивающаяся энергией с другими системами, стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию — к так называемому состоянию с максимумом энтропии. Такое состояние соответствовало бы тепловой смерти Вселенной. Ещё до создания современной космологии были сделаны многочисленные попытки опровергнуть вывод о тепловой смерти Вселенной. Наиболее известна из них флуктуационная гипотеза Л. Больцмана (1872 год), согласно которой Вселенная извечно пребывает в равновесном изотермическом состоянии, но по закону случая то в одном, то в другом её месте иногда происходят отклонения от этого состояния; они происходят тем реже, чем большую область захватывают и чем значительнее степень отклонения.
Критика
Этот раздел во многом или полностью опирается на неавторитетные источники, что может вызвать сомнения в нейтральности и проверяемости представленной информации. |
Один из аргументов против гипотезы «тепловой смерти Вселенной» основан на представлении о бесконечности Вселенной, так что законы термодинамики, базирующиеся на изучении объектов конечных размеров, ко Вселенной не применимы в принципе. М. Планк по этому поводу заметил: «Едва ли вообще есть смысл говорить об энергии или энтропии мира, ибо такие величины не поддаются точному определению».
Возражения против гипотезы «тепловой смерти Вселенной» со стороны статистической физики сводятся к тому, что абсолютно запрещаемые вторым началом процессы со статистической точки зрения просто маловероятны. Для обычных макросистем и статистические, и феноменологические законы ведут к одним и тем же выводам. Однако для систем с малым числом частиц или для бесконечно большой системы, или для бесконечно большого времени наблюдения самопроизвольные процессы, нарушающие второе начало термодинамики, становятся допустимыми. Кроме того в закрытых и изолированных системах (содержащих подсистемы), объединённых общим правилом неубывания энтропии, всё же возможны устойчивые неравновесные стационарные состояния. При этом такие состояния возможно индуцировать в системе уже находящейся в термодинамическом равновесии. Такая система будет иметь максимальную энтропию, а производство энтропии будет равно нулю, что не противоречит второму началу. В теории такие состояния могут длиться бесконечно.
В современной космологии учёт гравитации приводит к выводу о том, что однородное изотермическое распределение вещества во Вселенной не является наиболее вероятным и не соответствует максимуму энтропии.
Наблюдения подтверждают теорию А. А. Фридмана, согласно которой Метагалактика (астрономическая Вселенная) нестационарна: в настоящее время она расширяется, а вещество под действием силы тяготения конденсируется в отдельные объекты, образуя скопления галактик, галактики, звёзды, планеты. Все эти процессы естественны, идут с ростом энтропии и для своего объяснения не требуют модификации законов термодинамики; даже сама постановка вопроса о «тепловой смерти Вселенной» представляется неправомерной.
Сколь ни сомнительным может казаться с современной точки зрения вывод Клаузиуса о «тепловой смерти» Вселенной, именно этот вывод послужил толчком к развитию теоретической мысли, которая в работах А. Эйнштейна, А. А Фридмана и Г. А. Гамова привела к ныне широко принятой релятивистско-термодинамической модели эволюции[неоднозначно].
Современное состояние Вселенной
На современном этапе существования (13,72 млрд лет) Вселенная излучает как абсолютно чёрное тело с температурой 2,725 К. Максимум спектра излучения приходится на частоту 160,4 ГГц (микроволновое излучение), что соответствует длине волны 1,9 мм. Оно изотропно с точностью до 0,001 %.
В культуре
Теме тепловой смерти Вселенной посвящён ряд научно-фантастических рассказов (например, рассказ «Последний вопрос» Айзека Азимова). Также данная тема легла в основу сюжета аниме «Mahou Shoujo Madoka Magica».
Во вселенной британского телесериала «Доктор Кто» именно это конечное состояние произошло через 100 триллионов лет (показано в эпизоде «Утопия») после Большого взрыва, через который образовалась вселенная.
В эпизоде The Late Philip J. Fry мультсериала «Футурама» герои воочию наблюдали тепловую смерть текущей и последующее рождение новой, полностью идентичной вселенной, а после и её тепловую смерть и рождение уже следующей. Эта новая вселенная оказалась сдвинута на 1 метр относительно прежней.
См. также
- Второе начало термодинамики
- Закон неубывания энтропии
- Большое сжатие
- Большой разрыв
- Энтропия Вселенной
- Расширение Вселенной
- Временная шкала далёкого будущего
Примечания
Комментарии
-
Термодинамика не даёт оснований для предположения, что вселенная гибнет. Выигрыш энтропии всегда означает проигрыш в осведомленности и ничего больше.
— Г. Н. Льюис. Цитируется по
Источники
- WMAP — Fate of the Universe, WMAP’s Universe, NASA. Дата обращения: 17 октября 2017. Архивировано 15 октября 2019 года.
- Главный редактор А. М. Прохоров. "ТЕПЛОВАЯ СМЕРТЬ" ВСЕЛЕННОЙ // Физическая энциклопедия. В пяти томах. — М.: Советская энциклопедия. — 1988. // Физическая энциклопедия. В пяти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
- Plait, Philip Death From the Skies!, Viking Penguin, NY, ISBN 978-0-670-01997-7, p. 259
- Lisa Dyson, Matthew Kleban, Leonard Susskind: «Disturbing Implications of a Cosmological Constant». Дата обращения: 17 октября 2017. Архивировано 10 июля 2018 года.
- Второе начало термодинамики, 1934, с. 180—182.
- Галетич Юлия. Тепловая смерть Вселенной. astrotime.ru (2 августа 2011). Дата обращения: 15 января 2014. Архивировано 3 декабря 2013 года.
- Жуковский В. С., Техническая термодинамика, 1940, с. 156.
- Бродянский В. М., Вечный двигатель, 1989, с. 148.
- Поляченок О. Г., Поляченок Л. Д., Физическая и коллоидная химия, 2008, с. 106.
- Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. Cu2+/Cu+ Redox Battery Utilizing Low-Potential External Heat for Recharge (англ.) // [англ.] : journal. — 2017. — 30 January (vol. 121, no. 6). — P. 3234—3240. — doi:10.1021/acs.jpcc.6b12317.
- Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. Non-equilibrium steady state in closed system with reversible reactions: Mechanism, kinetics and its possible application for energy conversion (англ.) // : journal. — 2020. — 8 February (vol. 2). — doi:10.1016/j.rechem.2020.100031.
- БСЭ, 3-е изд., т. 25, 1976, с. 443.
- Базаров, 2010, с. 84.
- Эбелинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции. — 2001.
- http://www.bbc.co.uk/programmes/b007qltt Архивная копия от 6 октября 2019 на Wayback Machine и http://www.bbc.co.uk/doctorwho/s4/episodes/S3_11 Архивная копия от 4 октября 2019 на Wayback Machine
Литература
- Алексеев Г. Н. Энергия и энтропия. — М.: Знание, 1978. — 192 с. — (Жизнь замечательных идей).
- Базаров И. П. Термодинамика. — 5-е изд. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2010. — 384 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1003-3.
- Базаров И. П. Заблуждения и ошибки в термодинамике. — М.: УРСС, 2003. — 120 с. — ISBN 5-354-00391-1.
- Большая Советская Энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М.: Советская Энциклопедия, 1976. — Т. 25: Струнино — Тихорецк. — 600 с.
- Бродянский В. М. [archive.today/20201229021526/coollib.com/b/270240/read Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии]. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 256 с. — (Научно-популярная библиотека школьника). — ISBN 5-283-00058-3.
- Второе начало термодинамики: Сади Карно — В. Томсон-Кельвин — Р. Клаузиус — Л. Больцман — М. Смолуховский / Под. ред. и с пред. А. К. Тимирязева. — М.—Л.: Гостехиздат, 1934. — 311 с.
- Герасимов Я. И., Древинг В. П., Еремин Е. Н. и др. Курс физической химии / Под общ. ред. Я. И. Герасимова. — 2-е изд. — М.: Химия, 1970. — Т. I. — 592 с.
- Жуковский В. С. Техническая термодинамика. — 2-е изд., перераб. — Л.—М.: Гостехиздат, 1940. — 336 с.
- Поляченок О. Г., Поляченок Л. Д. Физическая и коллоидная химия. — Могилев: Могилев. гос. ун-т продовольствия, 2008. — 196 с.
Ссылки
- И.Л. Генкин. Будущее Вселенной. Астронет (2 марта 1994). Дата обращения: 7 февраля 2014. Архивировано 22 октября 2008 года.
- ТОП-10 самых сумасшедших научных теорий. Номер 3. Тепловая смерть вселенной (29 августа 2010). Дата обращения: 12 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Тепловая смерть, Что такое Тепловая смерть? Что означает Тепловая смерть?
Teplova ya smert Vsele nnoj takzhe Bolsho e zamerza nie gipoteza vydvinutaya R Klauziusom v 1865 godu na osnovanii ekstrapolyacii vtorogo nachala termodinamiki na vsyu Vselennuyu Po mysli Klauziusa Vselennaya s techeniem vremeni dolzhna v konce koncov prijti v sostoyanie termodinamicheskogo ravnovesiya ili teplovoj smerti termin opisyvayushij konechnoe sostoyanie lyuboj zamknutoj termodinamicheskoj sistemy Fragment stranicy iz knigi Klauziusa so znamenitym vyskazyvaniem Energiya mira postoyanna Entropiya mira stremitsya k maksimumu Esli Vselennaya yavlyaetsya ploskoj ili otkrytoj to ona budet rasshiryatsya vechno sm Vselennaya Fridmana i ozhidaetsya chto v itoge takoj evolyucii ona dostignet sostoyaniya teplovoj smerti Esli kosmologicheskaya konstanta polozhitelna na chto ukazyvayut poslednie nablyudeniya Vselennaya v konechnom schyote priblizitsya k sostoyaniyu maksimalnoj entropii Istoriya gipotezyRudolf Klauzius v 1865 godu vydvinul gipotezu o teplovoj smerti VselennojUilyam Tomson v 1852 godu vydvinul gipotezu o teplovoj smerti Zemli V 1852 godu Uilyam Tomson baron Kelvin sformuliroval princip rasseyaniya energii iz kotorogo sledovalo chto spustya konechnyj promezhutok vremeni Zemlya ochutitsya v sostoyanii neprigodnom dlya obitaniya cheloveka Eto byla pervaya formulirovka idej o teplovoj smerti poka tolko Zemli Vyvod o teplovoj smerti Vselennoj byl sformulirovan R Klauziusom v 1865 godu na osnove vtorogo nachala termodinamiki Soglasno vtoromu nachalu lyubaya fizicheskaya sistema ne obmenivayushayasya energiej s drugimi sistemami stremitsya k naibolee veroyatnomu ravnovesnomu sostoyaniyu k tak nazyvaemomu sostoyaniyu s maksimumom entropii Takoe sostoyanie sootvetstvovalo by teplovoj smerti Vselennoj Eshyo do sozdaniya sovremennoj kosmologii byli sdelany mnogochislennye popytki oprovergnut vyvod o teplovoj smerti Vselennoj Naibolee izvestna iz nih fluktuacionnaya gipoteza L Bolcmana 1872 god soglasno kotoroj Vselennaya izvechno prebyvaet v ravnovesnom izotermicheskom sostoyanii no po zakonu sluchaya to v odnom to v drugom eyo meste inogda proishodyat otkloneniya ot etogo sostoyaniya oni proishodyat tem rezhe chem bolshuyu oblast zahvatyvayut i chem znachitelnee stepen otkloneniya KritikaEtot razdel vo mnogom ili polnostyu opiraetsya na neavtoritetnye istochniki chto mozhet vyzvat somneniya v nejtralnosti i proveryaemosti predstavlennoj informacii Statyu mozhno uluchshit ispolzovav istochniki avtoritetnye v dannoj tematike 8 dekabrya 2020 Odin iz argumentov protiv gipotezy teplovoj smerti Vselennoj osnovan na predstavlenii o beskonechnosti Vselennoj tak chto zakony termodinamiki baziruyushiesya na izuchenii obektov konechnyh razmerov ko Vselennoj ne primenimy v principe M Plank po etomu povodu zametil Edva li voobshe est smysl govorit ob energii ili entropii mira ibo takie velichiny ne poddayutsya tochnomu opredeleniyu Vozrazheniya protiv gipotezy teplovoj smerti Vselennoj so storony statisticheskoj fiziki svodyatsya k tomu chto absolyutno zapreshaemye vtorym nachalom processy so statisticheskoj tochki zreniya prosto maloveroyatny Dlya obychnyh makrosistem i statisticheskie i fenomenologicheskie zakony vedut k odnim i tem zhe vyvodam Odnako dlya sistem s malym chislom chastic ili dlya beskonechno bolshoj sistemy ili dlya beskonechno bolshogo vremeni nablyudeniya samoproizvolnye processy narushayushie vtoroe nachalo termodinamiki stanovyatsya dopustimymi Krome togo v zakrytyh i izolirovannyh sistemah soderzhashih podsistemy obedinyonnyh obshim pravilom neubyvaniya entropii vsyo zhe vozmozhny ustojchivye neravnovesnye stacionarnye sostoyaniya Pri etom takie sostoyaniya vozmozhno inducirovat v sisteme uzhe nahodyashejsya v termodinamicheskom ravnovesii Takaya sistema budet imet maksimalnuyu entropiyu a proizvodstvo entropii budet ravno nulyu chto ne protivorechit vtoromu nachalu V teorii takie sostoyaniya mogut dlitsya beskonechno V sovremennoj kosmologii uchyot gravitacii privodit k vyvodu o tom chto odnorodnoe izotermicheskoe raspredelenie veshestva vo Vselennoj ne yavlyaetsya naibolee veroyatnym i ne sootvetstvuet maksimumu entropii Nablyudeniya podtverzhdayut teoriyu A A Fridmana soglasno kotoroj Metagalaktika astronomicheskaya Vselennaya nestacionarna v nastoyashee vremya ona rasshiryaetsya a veshestvo pod dejstviem sily tyagoteniya kondensiruetsya v otdelnye obekty obrazuya skopleniya galaktik galaktiki zvyozdy planety Vse eti processy estestvenny idut s rostom entropii i dlya svoego obyasneniya ne trebuyut modifikacii zakonov termodinamiki dazhe sama postanovka voprosa o teplovoj smerti Vselennoj predstavlyaetsya nepravomernoj Skol ni somnitelnym mozhet kazatsya s sovremennoj tochki zreniya vyvod Klauziusa o teplovoj smerti Vselennoj imenno etot vyvod posluzhil tolchkom k razvitiyu teoreticheskoj mysli kotoraya v rabotah A Ejnshtejna A A Fridmana i G A Gamova privela k nyne shiroko prinyatoj relyativistsko termodinamicheskoj modeli evolyucii neodnoznachno Sovremennoe sostoyanie VselennojOsnovnaya statya Reliktovoe izluchenie Na sovremennom etape sushestvovaniya 13 72 mlrd let Vselennaya izluchaet kak absolyutno chyornoe telo s temperaturoj 2 725 K Maksimum spektra izlucheniya prihoditsya na chastotu 160 4 GGc mikrovolnovoe izluchenie chto sootvetstvuet dline volny 1 9 mm Ono izotropno s tochnostyu do 0 001 V kultureTeme teplovoj smerti Vselennoj posvyashyon ryad nauchno fantasticheskih rasskazov naprimer rasskaz Poslednij vopros Ajzeka Azimova Takzhe dannaya tema legla v osnovu syuzheta anime Mahou Shoujo Madoka Magica Vo vselennoj britanskogo teleseriala Doktor Kto imenno eto konechnoe sostoyanie proizoshlo cherez 100 trillionov let pokazano v epizode Utopiya posle Bolshogo vzryva cherez kotoryj obrazovalas vselennaya V epizode The Late Philip J Fry multseriala Futurama geroi voochiyu nablyudali teplovuyu smert tekushej i posleduyushee rozhdenie novoj polnostyu identichnoj vselennoj a posle i eyo teplovuyu smert i rozhdenie uzhe sleduyushej Eta novaya vselennaya okazalas sdvinuta na 1 metr otnositelno prezhnej Sm takzheVtoroe nachalo termodinamiki Zakon neubyvaniya entropii Bolshoe szhatie Bolshoj razryv Entropiya Vselennoj Rasshirenie Vselennoj Vremennaya shkala dalyokogo budushegoPrimechaniyaKommentarii Termodinamika ne dayot osnovanij dlya predpolozheniya chto vselennaya gibnet Vyigrysh entropii vsegda oznachaet proigrysh v osvedomlennosti i nichego bolshe G N Lyuis Citiruetsya po Istochniki WMAP Fate of the Universe WMAP s Universe NASA neopr Data obrasheniya 17 oktyabrya 2017 Arhivirovano 15 oktyabrya 2019 goda Glavnyj redaktor A M Prohorov TEPLOVAYa SMERT VSELENNOJ Fizicheskaya enciklopediya V pyati tomah M Sovetskaya enciklopediya rus 1988 Fizicheskaya enciklopediya V pyati tomah M Sovetskaya enciklopediya Glavnyj redaktor A M Prohorov 1988 Plait Philip Death From the Skies Viking Penguin NY ISBN 978 0 670 01997 7 p 259 Lisa Dyson Matthew Kleban Leonard Susskind Disturbing Implications of a Cosmological Constant neopr Data obrasheniya 17 oktyabrya 2017 Arhivirovano 10 iyulya 2018 goda Vtoroe nachalo termodinamiki 1934 s 180 182 Galetich Yuliya Teplovaya smert Vselennoj neopr astrotime ru 2 avgusta 2011 Data obrasheniya 15 yanvarya 2014 Arhivirovano 3 dekabrya 2013 goda Zhukovskij V S Tehnicheskaya termodinamika 1940 s 156 Brodyanskij V M Vechnyj dvigatel 1989 s 148 Polyachenok O G Polyachenok L D Fizicheskaya i kolloidnaya himiya 2008 s 106 Lemishko Sergey S Lemishko Alexander S Cu2 Cu Redox Battery Utilizing Low Potential External Heat for Recharge angl angl journal 2017 30 January vol 121 no 6 P 3234 3240 doi 10 1021 acs jpcc 6b12317 Lemishko Sergey S Lemishko Alexander S Non equilibrium steady state in closed system with reversible reactions Mechanism kinetics and its possible application for energy conversion angl journal 2020 8 February vol 2 doi 10 1016 j rechem 2020 100031 BSE 3 e izd t 25 1976 s 443 Bazarov 2010 s 84 Ebeling V Engel A Fajstel R Fizika processov evolyucii 2001 http www bbc co uk programmes b007qltt Arhivnaya kopiya ot 6 oktyabrya 2019 na Wayback Machine i http www bbc co uk doctorwho s4 episodes S3 11 Arhivnaya kopiya ot 4 oktyabrya 2019 na Wayback MachineLiteraturaAlekseev G N Energiya i entropiya M Znanie 1978 192 s Zhizn zamechatelnyh idej Bazarov I P Termodinamika 5 e izd SPb M Krasnodar Lan 2010 384 s Uchebniki dlya vuzov Specialnaya literatura ISBN 978 5 8114 1003 3 Bazarov I P Zabluzhdeniya i oshibki v termodinamike M URSS 2003 120 s ISBN 5 354 00391 1 Bolshaya Sovetskaya Enciklopediya Gl red A M Prohorov 3 e izd M Sovetskaya Enciklopediya 1976 T 25 Strunino Tihoreck 600 s Brodyanskij V M archive today 20201229021526 coollib com b 270240 read Vechnyj dvigatel prezhde i teper Ot utopii k nauke ot nauki k utopii M Energoatomizdat 1989 256 s Nauchno populyarnaya biblioteka shkolnika ISBN 5 283 00058 3 Vtoroe nachalo termodinamiki Sadi Karno V Tomson Kelvin R Klauzius L Bolcman M Smoluhovskij Pod red i s pred A K Timiryazeva M L Gostehizdat 1934 311 s Gerasimov Ya I Dreving V P Eremin E N i dr Kurs fizicheskoj himii Pod obsh red Ya I Gerasimova 2 e izd M Himiya 1970 T I 592 s Zhukovskij V S Tehnicheskaya termodinamika 2 e izd pererab L M Gostehizdat 1940 336 s Polyachenok O G Polyachenok L D Fizicheskaya i kolloidnaya himiya Mogilev Mogilev gos un t prodovolstviya 2008 196 s SsylkiI L Genkin Budushee Vselennoj neopr Astronet 2 marta 1994 Data obrasheniya 7 fevralya 2014 Arhivirovano 22 oktyabrya 2008 goda TOP 10 samyh sumasshedshih nauchnyh teorij neopr Nomer 3 Teplovaya smert vselennoj 29 avgusta 2010 Data obrasheniya 12 avgusta 2013 Arhivirovano 13 avgusta 2013 goda Nekotorye vneshnie ssylki v etoj state vedut na sajty zanesyonnye v spam list Eti sajty mogut narushat avtorskie prava byt priznany neavtoritetnymi istochnikami ili po drugim prichinam byt zapresheny v Vikipedii Redaktoram sleduet zamenit takie ssylki ssylkami na sootvetstvuyushie pravilam sajty ili bibliograficheskimi ssylkami na pechatnye istochniki libo udalit ih vozmozhno vmeste s podtverzhdaemym imi soderzhimym Spisok problemnyh ssylokarchive today 20201229021526 coollib com b 270240 read
